Nagy rendszerüzemzavarok a villamosenergiarendszerben, rendszerhelyreállítás és black-start

Átírás

1 Nagy rendszerüzemzavarok a villamosenergiarendszerben, rendszerhelyreállítás és black-start Almási Kristóf osztályvezető, MAVIR ZRt. RIG-HOSZ, almasi@mavir.hu Zerényi József főmunkatárs, MAVIR ZRt. RIG, zerenyi@mavir.hu BME ESZK, március 18.

2 Kis magyar technika történet - 1 Déri Miksa (Bécs, okt. 27., Merano, márc. 3.) A budapesti József Műegyetem mérnöki osztályán (karán) szerzett vízépítőmérnöki oklevelet 1877-ben ben Zipernowsky hívására belépett a Ganz-gyár villamos osztályára. Zipernowskyval közösen öngerjesztésű váltakozó áramú generátort dolgozott ki és szabadalmaztatott. Zipernowsky és Bláthy munkatársaként részt vett a zárt vasmagú transzformátorok párhuzamos kapcsolásán alapuló villamos erőátviteli és elosztó rendszer kidolgozásában. Megszerkesztette a Déri-rendszerű repulziós motort. Bláthy Ottó Titusz (Tata, aug Budapest, szept. 26.) Gépészmérnök, az MTA tiszteletbeli tagja. Zipernowsky Károllyal és Déri Miksával együtt megalkotta a transzformátort ben szerkesztette meg a róla elnevezett váltakozó áramú fogyasztásmérérőt. Úttörő szerepe volt különféle erőművi berendezések, többek között kapcsoló-berendezések, önműködő turbina- és feszültségszabályozók, turbógenerátorok és a nagy transzformátorok tervezésében.

3 Kis magyar technika történet - 2 Korai váltakozóáramú Ganz erőmű rajza, gőzgéppel hajtott generátorokkal, delta típusú gerjesztőgépekkel (Velence, 1892). Zipernowsky Károly (Bécs, ápr Budapest, nov. 29.) Gépészmérnök, az MTA levelező tagja. Már tanulmányi évei alatt elektrotechnikai tárgyú előadásai révén vált ismertté. Mechwart András a Ganz-gyár akkori vezérigazgatója 1878-ban a gyár villamos osztályának megszervezésével bízta meg. Figyelme a váltakozó áram alkalmazása felé fordult és vezetése alatt a gyár a váltakozó áramú elektrotechnika úttörőjévé vált. Hat év alatt több mint 150 váltakozó áramú villanytelepet, illetve világítóberendezést helyezett üzembe a Ganz-gyár. Déri Miksával és Bláthy Ottó Titusszal közös érdemük, hogy a transzformátor alkalmazásán alapuló új áramelosztási rendszerükkel megoldották a villamos energia nagyobb távolságra történő gazdaságos szállítását és elosztását. Mechwart András (Schweinfurt, dec. 6. -Budapest, jún. 14.) 1855-ben szerzett mérnöki oklevelet ben lépett a Ganz-gyár szolgálatába, ahol 1874-től 1899-ig a gyár vezérigazgatója volt ban megalapította a gyár villamossági osztályát, ezzel létrehozva a magyar erősáramú villamosipart.

4 Kis magyar technika történet - 3 Mikor kezdődött a közcélú áramszolgáltatás Magyarországon? 1884: Temesvárott városi villamos mű létesül utcai közvilágítás számára 1887: Budapesten elindul az első villamos 1888: (Megkezdődik Párizs közvilágítása) Mátészalkán közcélú áramszolgáltatás létesül

5 Felkészülési stratégia A villamosenergia-rendszer összeomlásának megelőzése: Védelmi terv (Defence Plan) A villamosenergia-rendszer összeomlás utáni helyreállítása (Black-start): Rendszerhelyreállítási terv (Restoration Plan)

6 A MAVIR szervezeti felépítése rendszerirányítás átviteli hálózat üzemvitele informatika átviteli eszközgazdálkodás piacműködtetés gazdasági területek 6

7 A rendszerirányítás feladatai Teljesítmény-egyensúly tartása 7

8 A rendszerirányítás feladatai A hálózat biztonságos üzemének fenntartása 8

9 Hálózati üzemirányítás kapcsolat az elosztókkal

10 Hálózati üzemirányítás kapcsolat az elosztókkal

11 Kelet-Közép-Európa villamosenergia-rendszerei 1993-ig

12 Villamosenergia-rendszerek Európában Az UCTE 2. zóna csatlakozása előtt ( október 10.)

13 Hálózati előrejelzések (modellek) időtávok: - éves - havi - heti - napi rendszerterhelés (fogyasztói statisztika) erőművi menetrendek (piaci rendszer) hálózati előrejelzett állapot (modell) (yyyy.mm.dd. hh:mm) (hálózatüzemeltetők) hálózati kikapcsolások (DACF) külföldi hálózatok (tranzit)

14 Az előrejelzések pontatlanságai időjárás, mérlegkörök, etc. rendszerterhelés (fogyasztói statisztika) szabályozás, üzemzavarok erőművi menetrendek (piaci rendszer) hálózati előrejelzett állapot (modell) (yyyy.mm.dd. hh:mm) (hálózatüzemeltetők) hálózati kikapcsolások hálózati üzemzavarok (DACF) külföldi hálózatok (tranzit) napon belüli kereskedés

15 N-1 biztonság 4 November 2006 Final Report

16 1949: Győr-Ajka, Budapest (Népliget)-Mátra 100 kv (K NY a BSZEM 30 kv-os kábelen) 1950: Angyalföld-Kőbánya 120 kv : 100 kv 120 kv, kiépül egy országos kooperációs 120 kv-os hálózat A magyar VER kiépülése

17 Egységes rendszerirányítás kialakulása ( ) Az 1949-ben kidolgozott ötéves terv rendelkezett egy Budapesten létrehozandó központi teherelosztóról október 24.: az első menetrend kiadása november 23.: az első írásos bejegyzés az Országos Villamos Teherelosztó üzemi naplójába A hálózatok összekapcsolása 1949-ben

18 1952: Kisigmánd-Érsekújvár (Nove-Zamky), 1953: Vác-Beszterce (Bistricany) 120 kv 1958: Söjtör-Varasd (Nedeljanec), 1959: Szeged-Szabadka (Subotica) 120 kv 1962: Sajószöged-Munkács (Munkacevo) 220 kv 1968: Győr-Neusiedl 220 kv 1972: Szeged-Arad 220 kv (400 kv), 1959: Göd-Bistricany 220 kv 1969: Göd-Munkács 400 kv 1978: Albertirsa-Zapadnoukrainskaja 750 kv A magyar VER nemzetközi kooperációjának kiépülése

19 14db/28 (megvalósult) 9db/28 (megvalósulás alatt, még tervezett) X 5db/28 (elmaradt) Az 1993-ban elfogadott alaphálózati stratégia megvalósulása Soroksár 220 kv-os behurkolás helyett Ócsa (2000) Sándorfalva-Békéscsaba 400 kv (2003) Debrecen-Sajószöged (400) 220 kv (1995) Soroksár 220/120 kv II. trf. helyett Ócsa (2000) Toponár 400/120 kv II. trf. + új alállomás (1999) Hévíz 400/120 kv II. trf. + új alállomás (1999) Békéscsaba 400/120 kv II. trf. (2001) Tiszalök 220/120 kv II. trf. (2003) Felsőzsolca 400 kv-os behurkolás (1999) Győr-Szombathely 400 kv (2006) Szombathely 400/120 kv-os alállomás (2006) Paks-Pécs 400 kv Pécs 400/120 kv-os alállomás (2004) Göd IV. 400/120 kv tr. helyett 1 db 220/120 kv-os tr. (2007) Szombathely-Graz 400 kv helyett Szombathely-Hévíz (2009) Debrecen 400 kv-os alállomás (2014) 750 kv áttérítés 400 kv-ra (2014) Martonvásár-Albertirsa 400 kv II. rendszer (2012) Szolnok 400/120 kv-os alállomás (2012) X Sajószöged II. 400/220 kv tr. Sajóivánka-Rimaszombat 400 kv (2012) X Sajóivánka 400/120 kv II. trf. Pécs - Ernestinovo 400 kv (2010) X Paks 400/120 kv III. trf. Göd-Győr 400 kv helyett Martonvásár-Bicske-Győr 400 kv (2012) X Kisvárda 220 kv-os behurkolás Mátra (Detk) 400 kv (2012) X Albertfalva III. 220/120 kv-os tr.

20 Hálózatfejlesztés - Átviteli hálózat 2014 Szombathely Hévíz 400 kv 2009 Martonvásár Bicske 400 KV 2010 Gönyű 400 kv 2010 Martonvásár (Oroszlány) Győr kv Albertirsa Martonvásár II. 400 kv 2012 Debrecen 400 (750/400) kv 2012 Szolnok 400/120 kv 2012 Detk 400/120 kv 2012 Dunaújváros 400/120 kv 2012 Székesfehérvár 400/120 kv 2014 Nemzetközi összeköttetések: Pécs Ernestinovo (HR) 400 kv 2010 Sajóivánka Rimaszombat (SK) >2012 Szombathely Bécs II. rendszer 2010

21 1993. november előtt: A magyar VER a KGST országok IPS-CDO (CDU) rendszerének integráns tagja egyoldalúan erős hálózati kapcsolat az IPS- CDO-val, szállítás orientált rendszeregyesülés nagy importhányad, kelet-nyugati szállítások, áteresztőképesség, rendszerautomatikák a minőségi jellemzők nem feleltek meg az Európában előírtaknak (pl. frekvencia, a primér szabályozást a SZU végezte) a szomszédos UCPTE-tag VER-ekkel irány- és szigetüzem (pszeudó-szinkron átkapcsolás, Dr. Bendes Tibor)

22 MASSNAHMENKATALOG Az UC(P)TE által megadott, a csatlakozás műszaki követelményeit és az azok megvalósítását szolgáló intézkedéseket tartalmazó dokumentum. Hálózati összeköttetések erősítése Primér szabályozás (minden nagy erőművi gép részt vesz benne), tartaléktartás (GT-k) Nagy erőművi blokkok automatikusan házi-szigetüzemre való kapcsolásának képessége Védelmi terv (FTK, zárlathárítási idő, redundáns relévédelmi rendszer) Rendszerhelyreállítási terv Paksi blokklekapcsolás (tranziens stabilitás megőrzése megszakítóberagadás esetén STVA automatika) Lengéscsillapító berendezések (PSS) telepítése

23 European Network of Transmission System Operators for Electricity Regional Group Participating Countries Continenta Europe Austria, Belgium, Bosnia- Herzegovina, Bulgaria, Czech Republic, Croatia, Denmark (West), France, FYROM, Germany, Greece, Hungary, Italy, Luxemburg, Montenegro, Nederland, Poland, Portugal, Romania, Serbia, Slovakia, Slovenia, Spain and Switzerland Nordic Denmark (East), Finland, Norway and Sweden Baltic Estonia, Latvia, Lithuania UK Great Britain Ireland Ireland, Great Britain

24 System Operations Committee Structure

25 A rendszert irányítja: Rendszerirányító igényel odaszállít előállít fogyasztó elosztói átviteli termelői engedélyes engedélyes engedélyes fogyaszt eloszt átvisz termel hasznos energia F villamos energia E primer energia

26 Mottó: Ha villany nincs semmi sincs! A villamosenergia szolgáltatás megszűnése nem csak a mesterséges fény kialvását jelenti. (Kis magyar technika történet: Bródy Imre (Gyula, dec Mühldorf, dec.20.) Az Egyesült Izzó kutatólaboratóriumában dolgozott ban szabadalmaztatta leghíresebb találmányát, a kriptonlámpát.) AZ INFORMATIKA ÉS A TÁVKÖZLÉS JÖVŐJE A MEGBÍZHATÓ VILLAMOS ENERGIA SZOLGÁLTATÁS NÉLKÜL.

27 A stabilitás a VER üzemének alapvető jellemzője Egy tanulságos történelmi példa A kora legnagyobbjának szánt hadihajó augusztus 10-én vasárnap 1300 méter megtétele után a stockholmi kikötőben stabilitási okok miatt elsüllyedt. Okok: a svéd király (II. Gusztáv Adolf) nagyravágyása szélsőséges fejlesztési elképzelések, műszaki követelmények műszaki alázat hiánya A Vasa svéd hadi galeon Eredmény: a stabilitás súlyos megbomlása, rendszerösszeomlás

28 Rendszer-összeomlás (blackout): az energiaszolgáltatás réme. (Pl.: szeptember 28., Olaszország)

29 Üzemzavarok a VER-ben Általában csak lokális problémákat okoznak és automatikus intézkedések eredményeképpen elhárulnak, de kedvezőtlen esetekben térben és időben kiterjedhetnek rendszerüzemzavar léphet fel. Erőművi forráskiesések frekvenciacsökkenés a szabályozók aktivizálják a teljesítménytartalékokat, súlyosabb esetben automatikus fogyasztói korlátozás (FTK) az egyensúly újra helyreáll Zárlatok villamos ív + nagy áramok készülék sérülések, tűz, robbanás, távvezeték leszakadása esetén személyi sérülés, lépésfeszültség (a gyors zárlathárítás alapvető) 50,100 f [Hz] 50,000 49,900 49,800 49,700 49,600 49,500 49,400 49,300 49,200 49,100 49,000 Stabilitási problémák lengések (f, P, U) együttműködő hálózat részekre bomlása eltérő frekvenciájú részrendszerek jöhetnek létre reszinkronizáció Feszültségproblémák erősen gyengített hálózati üzemállapotokban és nagy terhelések esetén feszültség összeomlás df/dt 130 mhz /s frequency: Urberach (D) 640 mhz 48,900 22:10:00 22:10:05 22:10:10 22:10:15 22:10:20 22:10:25 22:10:30 22:10:35 22:10:40 22:10:45 22:10:50 22:10:55 22:11:00 5s

30 One-phase (S0) short circuit on the 400 kv transmission line Heviz- Zerjavinec I. (At the first tower of the line in front of Heviz SS) 6 th of June 2004

31 2008. március 1. : Martonvásár-Litér 400 kv (HU)

32 Nagy rendszerüzemzavarok november 9., 5:16 USA, blackout (New York, Boston, Toronto, 30 miillió embert érintett, max. 13,5 óra kiesés, közvetlen kiváltó ok: hibás távvezetéki védelmi működés) július 13., 20:37 USA, blackout (nagy vihar + két egymás utáni villámcsapás, szigetüzem, közvetlen kiváltó ok: villámcsapás, kiterjedés reléhibák, VKA működés elmaradás) július 2., 2:24 USA (WSCC), blackout (túlterhelt vezetékhezfa ért + hibás védelmi működés párhuzamos vezetéken, négy részre szakadás) augusztus 14., 13:31 USA, blackout (termikus kaszkád, túlterhelődések, megnyúlt vezetőhöz fa ért, hibás védelmi műkődés) szeptember 23., 12:30 Svédország, blackout (nagy erőművi kiesések + gyűjtősínzárlat) szeptember 28., 3:01 Olaszország (UCTE) blackout (55 millió ember érintett, 24 óránál tovább tartó ellátatlanság, túlterhelt távvezetékhez fa ért, kaszkád kikapcsolódások) november 4., 22:10 Németország (E.ON, UCTE) nagy rendszerüzemzavar (távvezeték kikapcsolás után túlterhelődés és távvezetéki túláramvédelmi műkődés, 3 részre szakadás)

33 Nagy rendszerüzemzavarok Okok: -Erősen gyengített hálózat (karbantartás) - Igen nagy erőművi, hálózati kiesések ( MW kiesés az ENTSO-E RGCE-ban napi esemény) - Nagymértékű túlterhelődések (nem egyeztetett tranzit) - Távvezetéki túlterhelődések és a nyiladéktisztítás elmaradása - Hibás és kaszkád védelmi működések (nem egységes relévédelmi koncepció, helytelen beállítás és koordináció, túláramvédelmek túlterhelés elleni szerepkörben) - Távvezetéki automatikus visszakapcsolás elmaradása (nagy terhelési szögek, szinkron ellenőrzött HVA) - Üzemirányítás nem kellő áttekintőképessége - Szabad villamos energiapiac (Amerika, Itália)

34 Nagy rendszerüzemzavarok Tanulságok: (teendők a nagy üzemzavarok elkerülése érdekében) - Gondos üzemelőkészítés (TSO adatcsere, modellezés) - Üzemirányítók, TSO-k helyzetfelismerő képességének növelése - Állandó rendszer felügyelet és elemző üzemzavar kiértékelés (WAMS) - Megbízható és biztonságos relévédelmi és automatika rendszer - Relévédelmi és automatika rendszerek és beállítások (nemzetközi) koordinációja - Feszültség- és gerjesztésszabályozók (+PSS) paraméter beállításának optimalizása - FTK rendszer (nemzetközi) koordinációja - Rendszerautomatikák (WAP) - Egyeztetett szállítások - Szakmai hozzáértés, alázat, tréning

35 Távvezetékek belógás növekedés nagy terhelőáram miatt Kompozit sodrony összehasonlítása acélalumíniummal

36 Távvezetékek - nyiladéktisztítás Göd Léva 400 kv-os távvezeték

37 380 kv + 0 leadás 110 kv - felvétel U/U n ~ 0,8 hagyományos erőmű (szinkrongenerátorral) szélerőművek (aszinkrongépként) nagyobb szélerőmű-részaránynál nagyobb feszültségletörés Érzékenyebb folyamatoknál zavar keletkezhet! 0 rövidzárlat s 4

38 Nagy rendszerüzemzavarok

39 Alállomások kialakítása c.) Primer kapcsolási séma: - Feszültségszintenként eltérő kialakítás - 750, 400 kv másfél-megszakítós elrendezés (a) sínzárlat nem okoz kiesést (c) (Magyarországon a legnagyobb kiesés: 1 db paksi reaktorblokk = 500 MW, ennyit kell legalább állandóan tartalékban tartani) kv részben másfél-megszakítós, részben kétsínes hagyományos (b) elrendezés c.) a.) b.)

40 RELÉVÉDELMI-AUTOMATIKA RENDSZER ENTSO-E RGCE (UCTE) ajánlások alapján kialakított rendszer (Operational Handbook, Policy-k, Üzemi Szabályzat - Irányelvek) Kettős alapvédelmi rendszer (redundancia és hézagmentes tartalékolás) (Zérussorrendű) autonom tartelékvédelemek (AZT, AZT0) Relévédelmi célú jelátvitel, kettőzve (OP vonalak) Megszakítóberagadási védelem ( ms) Gyűjtősínvédelem (egyperiódusú működés) Távvezetékeken túlterhelés elleni védelem általánosan nincs (diszpécseri felügyelet kell!) Automatikus visszakapcsolási rendszer a távvezetékeken (EVA, HVA szükség esetén szinkronellenőrzéssel)

41 Alállomások kialakítása szekunder berendezések (védelmek) EMC!

42 Alállomások kialakítása szekunder berendezések (segédüzem, irányítástechnika) Irányítástechnika: Készülék működtetés, üzemfelügyelet, mérésadatgyűjtés, RTU (SCADA) AC és DC segédüzem: AC Több betáplálás (traszf. + kf.) Szünetmentes ellátás Teljes kiesésre Diesel-egység DC Két akkumulátor telep Külön biztosított leágazások Megszakító két KI-tekerccsel

43 Relévédelmi, automatika rendszerek Relévédelmi célú jelátvitel (védelem szinkronozás)

44 Lengések (A gerjesztésszabályzó hatása, lengések csillapítása: PSS (Power System Stabilizer) Feszültség alapjel ugratás

45 Lengések

46 Lengések

47 A RENDSZERKÖZI LENGÉSEK SZEMLÉLTETÉSE TÖMEG RUGÓ MODELLEL

48 Rendszerközi lengések egyszerű fizikai kép (ok: rendszeresen történnek erőművi kiesések az UCTE-ben MW)

49 WAMS felvétel spanyol erőművi kiesésről

50 Lengések , 2 10 : 1000 MW outage (Asco 2 (E))

51 Primér szabályozás a magyar VER-ben

52 Lengések Feszültség- és gerjesztésszabályozó hatása

53 PSS (Power System Stabilizer) erőművi lengéscsillapítás működési elve igaz történet

54 Rendszerközi lengések erősödésének okai Energiarendszerek kiterjedésének növekedése (UCTE 2. zóna csatlakozása - megtörtént, MEDRING, IPS-UPS csatlakozása, Törökország, UA/MD csatlakozása?) Gyengén csatolt rendszerek kévés és relatíve kis áteresztőképességű összekötő vezetékek Nagy távolságú energiaszállítások Turbina- és feszültségszabályozók paramétereinek nem megfelelő beállítása (pl. nagy erősítési tényező)

55 Rendszerbeli alacsony csillapítás rizikói Termelő egységek kiesése nem megengedhető feszültségeltérések miatt - a hálózaton, -erőművi generátorok segédüzemében Távvezeték kiesések Kaszkád események

56 PSS megvalósítása

57 PSS működésének vizsgálata

58 Lengéscsillapítás hatékonysága PSS I. (WATTOS TELJESÍTMÉNY LENGÉSEK) { HARANG-GÖRBE } 16 STATIC EXCITER MAN.ADF: dpman[mw] AVR+PSS.ADF: dpavr+pss[mw] AVR.ADF: dpavr[mw]

59 16 Lengéscsillapítás hatékonysága PSS II. MEDDŐTELJESÍTMÉNY LENGÉSEK) { HARANG-GÖRBE } STATIC EXCITER MAN.ADF: dqman[mvar] AVR+PSS.ADF: dqavr+pss[mvar] AVR.ADF: dqavr[mvar]

60 PSS megvalósítása

61

62

63

64 Lengések

65 Rendszerközi lengések fizikai kép Paksi Atomerőműben elvégzett blokk szigetüzemre kapcsolási mérés (Jól látható a két generátor ellen-lengése.)

66 Rendszerközi lengések fizikai kép 0,07 MW/ 1,11 Mvar HT1 S H1 =(14,6+j 9,3) MVA 5 P T1 T1 U 5 =(1,038-j P G1 g1 f 1 0,052) v.e gép G S D gerjesztés szabályozó muködik ( A V R) üzem 3 0,57 MW/ 27,44 Mvar U 3 =(1,029-j BT1 0,098) v.e. S g1 U 1 =(255,2+j 129) MVA =(1,079+j 0,) v.e. 15,75/420 kv 270 MVA 12 % 0,07 MW/ 1,19 Mvar HT2 =(14,6+j S H2 9,1) MVA 2. gép Gerjesztés szabályozó "kézi" üzemben P T2 6 U 6 =(0,994-j 0,047) v.e. P g2 0,49 MW/ 23,79 Mvar T2 G2 BT2 f2 2 S g2 U 2 =(255+j 25,9) MVA =(1,037+j 0,004) v.e. 15,75/420 kv 270 MVA 12 % U 4 =(479,5+j S hal M =(1,027-j 82,63) MVA 4 H 0,104) v.e. ERBE22. Paksi Atomerőműben elvégzett blokk szigetüzemre kapcsolás modellezése

67 Rendszerközi lengések fizikai kép AD61.ADF: Pv2[MW] AD51.ADF: Pv1[MW] Pt1[MW] Paksi Atomerőműben elvégzett blokk szigetüzemre kapcsolási modellezése

68

69 WAMS felvétel az olasz üzemzavarról

70 Inter-Area-Oscillations in the UCTE-system on Sunday, May 1 st, ,000 f [Hz] frequency: Ag.Stefanos (GR) P [MW] 49,990 49, ,970 49, ,950 49, ,930 49,920 thermal generation: Spain 2 min ,910 49,900 09:30:00 09:32:00 09:34:00 09:36:00 09:38:00 09:40:00 09:42:00 09:44:00 09:46:00 09:48:00 09:50:00 09:52:

71 Rendszerközi lengések 50,000 f [Hz] 49,990 frequency: Ag.Stefanos (GR) -120 P [MW] 49, ,970 49, ,950 49, ,930 49, ,910 active power: Ag.Stefanos (GR) 49,900 09:36:24 09:38:24 09:40:24 09:42:24 09:44:24 09:46:24 09:48:24 09:50:24 09:52: Inter-Area-Oscillations in the UCTE-system on Sunday, May 1 st, 2005

72 MEDRING UCTE-TAM-LEJS 3-napos próbaüzem: november

73 UCTE-TAM-LEJS regisztrálás

74 UCTE-TAM-LEJS

75

76 2006. november 4., 22:10

77 2006. november 4., 22:10

78 2006. november 4. - reszinkronizálás

79 2006. november 4. - reszinkronizálás 50,300 f [Hz] 50,250 50,200 50,150 4th attempt: f 330 mhz Hagenwerder Heviz 5th attempt: f 210 mhz 50,100 50,050 50,000 6th attempt: f 180 mhz 2nd line 49,950 49,900 49,850 Urberach 49,800 22:46:15 22:46:30 22:46:45 22:47:00 22:47:15 22:47:30 22:47:45 22:48:00 22:48:15

80 Szinkron-helyzet ellenőrzés (synchro-check) rendszerek közötti szinkronizálás

81 Szinkron-helyzet ellenőrzés (synchro-check) rendszerek közötti szinkronizálás

82 Szinkron-helyzet ellenőrzés (synchro-check) rendszerek közötti szinkronizálás

83 Szinkron-helyzet ellenőrzés (synchro-check) rendszerek közötti szinkronizálás

84

85

86 Fogyasztói korlátozó rendszerek előre látható üzemzavari Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) Frekvenciafüggetlen Korlátozó Automatika (FKA)

87 Fogyasztói korlátozó rendszerek előre látható üzemzavari Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) Frekvenciafüggetlen Korlátozó Automatika (FKA)

88 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) évi CX. törvény (VET) évi 281-es Kormányrendelet Üzemi Szabályzat 16. fejezet Korábban: Szóbeli Korlátozási Sorrend (KS) ezt váltja fel az RKR Jóváhagyó határozat: Magyar Energia Hivatal 318/ szeptember 30.

89 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Elsősorban előre látható forráshiány esetén = előre tervezett módon 6 órán keresztül szabad keze van a MAVIR-nak (a Rendelet alapján) RKR használható üzemzavar esetén is! elrendelése: telefonon a 6 KDSZ-nél KDSZ: - távműködtetéssel (kf. vonalak) - telefonon (egyedi fogyasztók)

90 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Védett és létfontosságú fogyasztók

91 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Létfontosságú fogyasztók

92 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) elosztói engedélyes mértékadó csúcsterhelés védett és létf. fogyasztók RKR igény RKR-ben szükséges védett fogyasztó ÉDÁSZ Rt. 725 MW 1019 MW 294 MW DÉDÁSZ Rt. 328 MW 514 MW 186 MW ÉMÁSZ Rt. 639 MW 603 MW DÉMÁSZ Rt. 402 MW 487 MW 85 MW TITÁSZ Rt. 486 MW 523 MW 37 MW ELMŰ Rt MW 1339 MW 199 MW összesen 3720 MW 4485 MW 801 MW

93 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Védett vagy létfontosságú fogyasztók középfeszültségű leágazásokon

94 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) összesen 4500 MW fogyasztás 2700 MW kék tábla MW piros tábla = nem tartalmaz védett/létfontosságú fogyasztót = tartalmaz védett vagy létfontosságú fogyasztót (is) Piros tábla csak akkor használható, ha a kék nem elég! fogyasztói csoport: (nem fokozat!) MW MW

95 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR)

96 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR)

97 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Rotáció: = a kikapcsolt fogyasztók cseréje 3 óránként névleges értékek: = csúcsterhelés idejére vonatkoznak! arányosan növelni kell a korlátozott teljesítményt korlátozás < 1350 MW csak kék tábla! (nagyobb teljesítménynél nem lehetne rotáció piros tábla nélkül) korlátozás > 1350 MW kék tábla 1-9 / piros tábla n db csoportja

98 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Formális kérdések: Eljárásrend + összefoglaló táblázatok + részletes táblázatok engedélyesenként A részletes táblázatok bizalmas kezelésűek ( piaci információk )

99 Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Lokális üzemzavar: (pl július 2. Paks K-B gyűjtősín) Használható csak egy (néhány) KDSZ-re is. Előre látható korlátozás: ~ krízishelyzet A Gazdasági Miniszter elrendeli az RKR használatát előre tervezett módon, RKR-menetrend

100 Fogyasztói korlátozó rendszerek előre látható üzemzavari Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) Frekvenciafüggetlen Korlátozó Automatika (FKA)

101 Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) UCTE Operation Handbook (Üzemviteli Kézikönyv) - kezdő frekvenciaérték: 49 Hz - 3 fokozat (49 48,7 48,4 Hz) - összesen cc. 50 % Eltérések: - Centrel: 4 fokozat (49 48,7 48,4 48,1 Hz) - Franciaország (frekvenciaértékek) - Lengyelország (6 fokozat Y2k után)

102 Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) UCTE OH Appendix 1: Load-Frequency Control (final 1.9 E, ), A1 26

103 Rendszer helyreállítás, rendszerautomatikák Frekvencia csökkenés esetén: FTK f 49,8 Hz: Frekvenciacsökkenés jelzés, diszpécseri intézkedések (GT indítás, frekvencia csökkenési területének leválasztása, stb.) 49,0 Hz: 1. fokozat (740,7 MW 13,5%) 48,7 Hz: 2. fokozat (717,3 MW 13,2 %) 48,4 Hz: 3. fokozat (745,6 MW 13,7 %) 48,1 Hz: 4. fokozat (754,6 MW 13,8 %) (Összesen: 2958,2 MW 54,2 % (5454 MW = 100%), 312 db relé) 47,8 < f < 46,0 Hz: Erőművi blokkok automatikus (5,0 s) leválasztása házi-szigetüzem Frekvencia növekedés esetén: f > 50,2 Hz: Frekvencianövekedés jelzés, diszpécseri intézkedések (GT leállítás, frekvencia növekedési területek leválasztása, stb.) f > 51,0 Hz: Erőművi blokkok automatikus (5,0 s) leválasztása házi-szigetüzem Frekvenciafüggő terheléskorlátozás (FTK UFLS)

104 FTK frekvenciafüggő terheléskorlátozás november 4-i UCTE üzemzavarkor megvalósult korlátozás

105 Néhány FTK rendszer beállítása az UCTE-ben

106 FTK rendszer jellemzői df/dt funkció (Rate of Change of Frequency - ROCOF) nincs (elméletileg három rendszer van alkalmazásban nemzetközileg: hagyományos rendszer, semi-adaptive rendszer - ROCOF alkalmazása és a full adaptíve rendszer - System Frequency Response (SFR) model alkalmazása), tényleges működési idő > 300 ms (nem késleltetés nélküli kialakítás), on-line monitoring rendszer (a korlátozható teljesítmény aktuális visszajelzése) nincs üzemben hatékonyság 60-80%, decentralizált kialakítás szórt egyedi frekvenciarelékkel (ma már döntő mértékben digitális készülékek) áramszolgáltatói üzemeltetésben, Magyarországon a rendszerirányító által koordinált beállításokkal.

107 FTK rendszer jellemzői

108 FTK rendszer dinamikája Az FTK rendszer működésének dinamikájával kapcsolatban néhány mérföldkő kitűzése volna fontos: f 1 LS : első (indulási) fokozat f min : minimális működési frekvencia korlátozás utáni állandósuló frekvencia (f 1 LS < f < 50 Hz, ez után a primer és szekunder szabályozók lépnek működésbe) f ss : rendszerbomlási frekvencia az ENTSO-E RGCE (UCTE)-ben (két, vagy több sziget alakul ki)

109 Tervezett FTK rendszer az ENTSO-E RGCE-ben Load shedding amount 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% Not needed 15% 10% 5% Minimum Load shedding Mandatory Frequency (Hz)

110 Tervezett FTK rendszer az ENTSO-E RGCE-ben 50%-os korlátozás a maximális rendszerterhelésre (fogyasztás) vonatkoztatva 48,0 49,0 Hz tartományban. A frekvencialépcsők kisebbek vagy egyenlőek legyenek, mint 200 mhz (függően a lépcsők számától és a frekvenciarelék jellemzőitől). Lépcsőnként 10%, vagy annál kisebb korlátozás történjen (függően a lépcsők számától és a frekvenciarelék jellemzőitől). A terhelés korlátozás mesterséges késleltetés nélkül történjen, maximum 350 ms lekapcsolási idővel. ( ms a 10/20 kv-os megszakítók működési ideje, 100 ms a frekvenciarelék működési ideje.) A terhelés korlátozás területileg elosztott és kiegyensúlyozott legyen. A frekvenciacsökkenésre történő kiserőművi (dispersed generation) kiesések - pótlólagos korlátozással legyenek kompenzálva, - illetve elkerülve (csatlakozási követelmények). Ne legyen kiserőmű (>1 MW)a korlátozandó leágazásokban. A korlátozás során kikapcsolt leágazások csak a rendszerirányító kerüljenek bekapcsolásra. (Nincs automatikus visszakapcsolás.) utasítására df/dt funkciót csak f > 49,2 Hz esetén használjunk ez szabadon választott (alatta a nagyobb mérési idő és a helyi lengésekre való érzékenység miatt nem szabad használni.)

111

112 2006. november 4.

113 Kosovo, július 24.

114

115

116

117

118 Normal and Abnormal Frequency Ranges (USA)

119 Fogyasztói korlátozó rendszerek előre látható üzemzavari Rotációs Kikapcsolási Rend (RKR) Frekvenciafüggő Terheléskorlátozás (FTK) Frekvenciafüggetlen Korlátozó Automatika (FKA)

120 Frekvenciafüggetlen teheléskorlátozás FKA Diszpécseri indításra automatikus és gyors (reakcióidő s) terheléskorlátozás jelentős forráshiányok, ill. üzemzavarok esetén. (Korlátozás mértékét a MAVIR, fogyasztói kört a KDSZ-ek határozzák meg, telemechanika lehetőségeit kihasználva működik.) MÚLT

121 Metszékbontás a KGST rendszerben (ennek megelőzésére szolgált az FKA rendszer annak idején)

122 JELEN

123 FKA-SCADA (frekvencia-független terheléskorlátozó automatika) működtető panel

124 FKA-SCADA (frekvencia-független terheléskorlátozó automatika) ellenőrző panel

125 50,500 50,000 49,500 49,000 48,500 48,000 47,500 47,000 46,500 46,000 45,500 Frequenza rendszerterhelés: MW Soazza-Sils Outage Separation from European grid Loss of al power plants operating at distribution grid ~1.700 MW 47,50 03:24:00 03:24:07 03:24:14 03:24:21 03:24:28 03:24:35 03:24:42 03:24:49 03:24:56 03:25:03 03:25:10 03:25:17 03:25:24 03:25:31 03:25:38 03:25:45 03:25:52 03:25:59 03:26:06 03:26:13 03:26:20 03:26:27 03:26:34 03:26:41 03:26:48 03:26:55 03:27:02 03:27:09 03:27:16 03:27:23 03:27:30 03:27:37 03:27:44 03:27:51 03:27:58 FREQUENCY (Rome) Az olaszországi üzemzavar (2003. szeptember 28.) Critical threshold automatic pumping shedding Loss of 21 out of 50 main units before the critical threshold ~3.700 MW Load shedding (EAC) equal to ~600 MW each ( 0,1 Hz) frequency loss; total ~7.000 MW Definitive Black-out ora 3:25 ~2,5 minutes 3:28 source: Hz

126 Az olaszországi üzemzavar (2003. szeptember 28.) Teljesítményegyensúly : terheléskorlátozás: MW (25 %) import kiesése: MW (24 %) elosztóhálózati erőművek kiesése: MW (6 %) 50-ből 21 erőművi blokk kiesése a rendszer összeomlása előtt: MW (13 %) kiesett forrás összesen: MW (43 %)

127 Magyarországi üzemzavar január 13-án Teljesítménymérleg: erőművi teljesítményhiány: MW tartalék gázturbinák: MW nemzetközi kisegítés: MW fogyasztói korlátozás: MW (maximális értékek) nem egyeztetett import: MW Az áramkorlátozás napja részletes összefoglaló: Sajtószoba Közlemények

128 Rendszer helyreállítás Black-start 1.) Lőrinci Erőmű Mátrai Erőmű Tiszai Erőmű 2.) Dunamenti Erőmű Paksi Atomerőmű Rendszer helyreállításhoz szükséges körülmények, feltételek: Kármentő Diesel egységek erőművenként ( kw) tengelyforgatás Elsősorban az átviteli hálózati gerinc létrehozása szomszédos energiarendszerek igénybevétele Gyorsan kialakított hálózati útvonal az erőművek külső tápláláshoz (20-30 perc), Feszültség- és meddőteljesítmény viszonyok ismerete a tápláló hálózaton modellezés, előkészítő számítások Fogyasztói terhelések fokozatos felvétele (10 MW-os lépcsőben) Alállomási teendők teljes feszültségszünet esetén Rendszer Helyreállítási Terv szakterületi intézkedési tervek Diszpécseri Tréning Szimulátor rendszeres gyakorlatok, drill Hálózati létesítmények, távközlés, irányítástechnika működésének biztosítása feszültségszünet esetén is tartalék áramforrások

129 Rendszer helyreállítás Stratégiai alapelvek 220, 400 kv-os hálózat helyreállítása (csatlakozás a (közel) normál üzemű hálózat-részekhez, szomszédos ER-hez szinkronizálás?) Hazai erőművek mentése (házi szigetüzem, teljes kiesés esetén tengelyforgatás) 120 kv-os főelosztóhálózat helyreállítása (fokozatos és lépcsőzetes felterhelés)

130 Viselkedési szabályok Rendszer helyreállítás Teljes feszültség kimaradás (minden megszakító kikapcsolása, valahonnan megérkezik feszültség transzformátort és segédüzemet rákapcsolni, várni a rendszerirányító utasítására) Feszültség-meddő viszonyok (távvezetékek bekapcsolása, transzformátorok nagyobb fesz.-ű oldalról legnagyobb áttétel vagy középállású fokozatkapcsoló mellett)

131 Rendszer helyreállítás Mátrai Erőmű IV. blokkjának indítása Lőrinciből (2003. május 5.)

132 +200 f, mhz Frekvencia megváltozás időfüggvény (mért értékek) (modellezés eredménye) Black start vizsgálatok. Az adatgyűjtés kezdeti időpontja a lőrinci óra szerint: óra, 5 perc, 40 másodperc. Az esemény megnevezése: a mátrai IV. blokk 1. sz. tápszivattyújának indítása. A függvényeket a lőrinci üzemi távadók adatgyűjtése eredményeként adtuk meg és felrajzoltuk a modellezés eredményeként kapott időfüggvényeiket. Mintavételi frekvencia = 1 Hz. A kurzor tápszivattyú indításának a (feltételezett) kezdeti pillanatát jelöli ,0 P, MW t, sec Lőrinci GT aktív (wattos) teljesítmény időfüggvénye 10 Q, Mvar P, MW U, v.e. t, sec Lőrinci GT meddőteljesítmény időfüggvénye Lőrinci GT aktív (wattos) teljesítmény időfüggvénye (a forgó tömegek teljesítménye) (mért értékek) (modellezés eredménye) (mért értékek) (modellezés eredménye) t, sec (mért értékek) (modellezés eredménye) t, sec ,5 A Lőrinci GT kapocsfeszültsége (modellezés eredménye) 0 BS14. A MERt. IV. blokk háziüzemi fogyasztóinak kapocsfeszültsége (modellezés eredménye) t, sec

133 Frekvencia megváltozás időfüggvény +200 f, mhz t, sec Lőrinci GT aktív (wattos) teljesítmény időfüggvénye +10 P, MW t, sec Lőrinci GT meddőteljesítmény időfüggvénye +10 Q, Mvar t, sec A lőrinci GT és a mátrai IV. blokk együttműködése. A szinkronkapcsolás előtt a lőrinci GT. látta el a mátrai IV. blokk házi üzemi fogyasztóit. A függvényeket a lőrinci üzemi távadók adatgyűjtése eredményeként adtuk meg. Mintavételi frekvencia = 1 Hz. A kurzor a szinkron kapcsolás feltételezett pillanatát jelöli: óra, 21 perc, 11 másodperc.

134 A Paksi Atomerőmű 3. blokkja háziüzemének táplálása a Dunamenti Erőmű XV. GT-jéről (2005. november 11.)

135 GT XV. AV 15,75/232 6 KT DE-Dunaújváros 15,65 15,6 15,55 15,5 15,45 U, kv A XV.-ös GT kapocsfeszültségének megváltozása HE1. t, sec t, sec kv 300 I, A BS231. I A I B I C FV U A U B U C f ,8 A XV.-ös blokk sztátorárama t, sec A XV.-ös blokk wattos teljesítménye 0,6 Dunamenti- Dunaújváros II. sz. távvezeték (220 kv) bekapcsolása (6 KT be). 0,4 P, MW 0, , Q, MVAr 6, t, sec A mérés időpontja: , 22:27 4, 2, 0 0, -5, 0 A XV.-ös blokk meddõteljesítménye t, sec t, sec , -15, -20, f, mhz BS46. A frekvencia megváltozása

136 6 KT 220 kv 2T T2 V1 15,7 15,65 15,6 15,55 U, kv A XV.-ös GT kapocsfeszültségének megváltozása HE2. t, sec T1 U A 220/120/10,5 15, I, A A XV.-ös blokk sztátorárama FV U B 200 G1 AV I A BS232. U C I B I C f ,2 0,9 0,6 P, MW t, sec A XV.-ös blokk wattos teljesítménye Dunaújváros II. (220/120/10,5 kv-os) transzformátor bekapcsolása (2T be). A mérés időpontja: , 22:32 0, , 7,5 5, 2, , -5, -10, Q, MVAr t, sec A XV.-ös blokk meddõteljesítménye t, sec t, sec , -20, f, mhz BS47. A frekvencia megváltozása -25,

137 15,65 U, kv A XV.-ös GT kapocsfeszültségének megváltozása T1. 15,6 15,55 t, sec G1 6 KT 220 kv T2 120 kv V1 V2 220/120/10,5 AV I A T1 FV BS236. U A U B U C I B I C f 6,6 kv terhelés T3 15, , 4,5 3, I, A P, MW A XV.-ös blokk sztátorárama t, sec A XV.-ös blokk wattos teljesítménye Fogyasztónak (1.5, MW) a 6,6 kv-os háziüzemi feszültségre kapcsolása. A mérés időpontja: , 23:52 1, , 7,5 5, 2, , , Q, MVAr f, mhz t, sec A XV.-ös blokk meddõteljesítménye t, sec t, sec , -80, A frekvencia megváltozása -100, -120, BS55.

138 Rezonancia túlfeszültségek a hálózat újra felépítése során

139

140

141

142 ČEPS

143 ČEPS

144 ČEPS

145 Rendszer helyreállítás, rendszerautomatikák Rendszerautomatikák Cél a magyar VER üzemének biztonsága Nem egyeztetett energiaáramlások (Pl. Sollbruchstelle) (Sándorfalva Szabadka, Arad) Új megközelítés ((Győr,) Hévíz) (szoftver automatika a folyamatirányításban (SCADA), megszakító távműködtetés helyi feltételellenőrzés nélkül!) FKA (a SCADA és az áramszolgáltatói irányítástechnika felhasználásával!)